心跳“發(fā)動機”點火原理被發(fā)現(xiàn) 為心律失常防治提供依據(jù)
來源：科技日報 發(fā)布時間：2022-07-31 18:09:00
科技日報訊 （記者王春）人體的每一次心臟跳動均由心臟起搏細(xì)胞自主發(fā)放的電脈沖所觸發(fā)。局部鈣釋放（LCR）是心臟起搏細(xì)胞特有的生物學(xué)活動，它充當(dāng)了上述電脈沖的“發(fā)動機”。但迄今為止人們還不清楚這個“發(fā)動機”的“點火”原理。作為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個重要認(rèn)知盲區(qū)，它從源頭上阻礙了心律失常防治技術(shù)的進(jìn)步。近日，中國科學(xué)院院士、同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院陳義漢教授研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了心臟起搏細(xì)胞電脈沖發(fā)生和心臟自主節(jié)律維系的重要信號通路，揭示了正常心跳產(chǎn)生的重要的“點火”裝置和“點火”程序。最新成果已在線發(fā)表于國際期刊《細(xì)胞研究》（Cell Research）。
研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，心臟起搏細(xì)胞內(nèi)谷氨酸的分布與局部鈣釋放的發(fā)生區(qū)域高度重疊，提示谷氨酸與局部鈣釋放之間存在著潛在的相關(guān)性。為了探索谷氨酸在局部鈣釋放產(chǎn)生中的作用，研究團(tuán)隊從心臟起搏細(xì)胞外部和內(nèi)部兩個層面控制谷氨酸濃度，觀察局部鈣釋放的變化。實驗結(jié)果顯示，心臟起搏細(xì)胞外液的谷氨酸濃度的改變并不能有效地影響局部鈣釋放的動力學(xué)，提示細(xì)胞外部的谷氨酸對局部鈣釋放不產(chǎn)生顯著作用；而顯微注射技術(shù)帶來的細(xì)胞內(nèi)部谷氨酸濃度的改變可以引起局部鈣釋放頻度、振幅、寬度和面積均顯著增加，提示心臟起搏細(xì)胞內(nèi)部的谷氨酸可以調(diào)控局部鈣釋放的動力學(xué)。為了確認(rèn)這一初步發(fā)現(xiàn)，研究人員通過化學(xué)方法在心臟起搏細(xì)胞的表面膜打孔（以下簡稱“透膜”），然后將谷氨酸直接加到這些經(jīng)“透膜”處理的細(xì)胞上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)局部鈣釋放產(chǎn)生了類似于上述細(xì)胞內(nèi)顯微注射谷氨酸帶來的變化，由此證明了細(xì)胞內(nèi)谷氨酸確實對局部鈣釋放發(fā)揮了“點火”功能。
研究顯示，心臟起搏細(xì)胞的線粒體膜上所富集的興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白1（EAAT1）對谷氨酸介導(dǎo)的局部鈣釋放變化發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。線粒體興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白1轉(zhuǎn)運胞漿中的谷氨酸進(jìn)入線粒體內(nèi)部，進(jìn)而促進(jìn)線粒體產(chǎn)生活性氧（ROS），活性氧氧化鈣處理蛋白，最終“點燃”局部鈣釋放。重要的是，研究團(tuán)隊還分別從細(xì)胞、器官和整體三個層面證實了興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白1可以充當(dāng)竇房結(jié)起搏細(xì)胞自主節(jié)律的調(diào)控靶點。該研究工作發(fā)現(xiàn)了“谷氨酸—線粒體EAAT1—ROS—鈣處理蛋白—LCR”是心臟起搏細(xì)胞電脈沖發(fā)生和心臟自主節(jié)律維系的重要信號通路。
此項研究揭開了心臟起搏細(xì)胞自主節(jié)律的上游機制，為心臟起搏細(xì)胞缺陷相關(guān)的心律失常和其他自律性異常相關(guān)的心律失常的防治提供了重要的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。
責(zé)任編輯：邢敏
